CN1924974A - 显示装置的伪轮廓噪声减少方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置的伪轮廓噪声减少方法，包括以下阶段：在第1图像画面帧数据使用总和为0或者未满1接近0的数的第1扩散掩模的阶段；在后续第2图像画面帧数据，使用总和为0或者未满1接近0的数，而且相比上述第1扩散掩模，项目的增减方向相反的第2扩散掩模的阶段。本发明在保持清晰度的同时能够大大减少伪轮廓噪声。为此，多选择实际灰度，从而在静止图像中利用这种实际灰度提供清晰的图像。本发明在运动的图像中使用减少伪轮廓噪声的扩散掩模，能够减少因大量使用实际灰度而发生的伪轮廓噪声，从而具有能够改善所有静止图像和运动图像的画质的出色效果。

Description

显示装置的伪轮廓噪声减少方法
一、技术领域
本发明是关于伪轮廓噪声减少方法的，特别是一种用于等离子显示装置等以组合多个子域来决定图像的灰度的显示装置的伪轮廓噪声减少方法。
二、背景技术
与TFT液晶显示元件(LCD)、有机EL、FED等一起作为下一代显示元件而备受瞩目的等离子显示面板(Plsama Display Panel：PDP)元件，其是在依靠隔壁(barrierrib)隔离的放电单元内，He+Xe或Ne+Xe气体放电时产生的147nm的紫外线激活R、G、B荧光体，利用荧光体从激活状态恢复基态时所产生的能量差产生发光现象的显示元件。上述PDP显示元件具有结构简单制作容易、高亮度以及高发光率、存储功能、高非线性性、160°以上的广阔视角等特性，其将占领40-以上的大型显示元件市场，而且也开发出了102″级产品。
图1是一般的交流型PDP元件的截面图。首先，PDP元件的下基板由以下部分构成：下部玻璃基板1；在上述玻璃基板1上的一部分形成的放电单元的寻址电极2；在包括上述寻址电极2的基板1的上部前面形成的下基板电介质3；形成于上述下基板电介质3上，隔离放电单元的隔壁4；在下基板电介质3上形成的、依靠上述隔壁4形成单元区域的下基板荧光体6。上述隔壁4上部的一部分形成黑色介电物质，从而形成提高对比度的黑顶(black top)5。
而且，等离子显示面板元件的上基板由以下部分构成：形成于上部玻璃基板11上的透明电极12；降低透明电极12的电阻值的总线电极13；在包括上述透明电极12以及总线电极13的上部玻璃基板11上的前面形成的上基板电介质14；形成于上述上基板电介质14上的前面，因等离子放电而保护上基板电介质14的MgO保护膜15。这样形成的上基板相对上述下基板的隔壁4以及荧光体6设置保护膜15。
上述结构的等离子显示面板元件一般分为寻址期和维持期进行驱动，在寻址期，通过对向放电选择单元，在上述维持期，进行面放电从而表现灰度。将其称为寻址、显示分离(Address，Display-period Separation，ADS)驱动。
图2是说明一般的ADS驱动方式的，是在一个TV期期间驱动等离子显示器的方式。图中所示的是以8个子域表现灰度的情况，各个子域(SF1～SF8)的持续时间(维持期)不同，而且分配有各个固定长度的寻址期。
例如，如果有个单元的亮度黑的话，就只在寻址期选择相关单元，从而只在第一子域(SF1)期放电。如果单元的亮度为最大亮度的话，就在寻址期选择相关单元，从而在所有子域(SF1～SF8)期实施放电。
图3是基本的8子域排列。各个子域的发光时间比率为2n。如果组合上述8种发光单位(加权值)，就能够得到256阶的不同亮度。但是，如果以这种单纯的方式对应显示希望的亮度和子域的组合，随着用户的视觉方向，会发生非意愿的亮度组合，其在运动的物体周围成为碍眼的轮廓，降低了画质。它称为伪轮廓(false contour)噪声。即，由于观众的眼睛追踪画面上运动的物体的倾向和1期时间期间在视网膜上积累该物体以及邻近物体的区域的亮度的人类视觉特性，出现使人们感觉到亮度与实际显示亮度不同的轮廓。例如，如果有个像素的亮度是127，在下一域该像素的亮度是128，尽管由于实际上是几乎一样的亮度很难感觉出大的差异，但该亮度积累起来让人感觉是255亮度。这是因为：通过表现127灰度的发光时间和表现128灰度的发光时间不同的子域组合进行实施，在时间上是连续的。
为了再进一步改善上述基本的子域排列方式，增加能够表现的灰度数，从而减少上述伪轮廓噪声，最近，在使用10个子域并由其组合而得到的1024个灰度中，排除发生伪轮廓噪声的可能性高的组合，选择并使用大约50～60个灰度。相当于上述灰度间的灰度是在利用半调处理进行补偿后使用的，这种半调分量越多，画面上将越发生多灰度表现的半调噪声(随着半调算法出现图案的现象)。但是，为了减少这种半调噪声，如果增加实际灰度，伪轮廓噪声的发生可能性将增高。
三、发明内容
为了减少如上所述发生的伪轮廓噪声，本发明的目的是提供一种能够改善所有静止图像和运动图像的画质的伪轮廓噪声减少方法；该方法多选择实际灰度，从而在静止图像中利用这种实际灰度提供清晰的图像，在运动的图像中使用减少伪轮廓噪声的扩散掩模，从而能够减少因大量使用实际灰度而发生频度增高的伪轮廓噪声。
本发明的另一个目的是：提供利用简单的扩散掩模组，使图像的伪轮廓在邻近画面帧间高速扩散，从而在提高处理速度和减少系统负担的同时，能够大大减少动画伪轮廓噪声的伪轮廓噪声减少方法。
本发明的另一个目的是：提供在使用扩散掩模减少伪轮廓的同时，利用误差扩散法再分散发生的扩散误差，从而减少因使用扩散掩模而带来的画质热化的伪轮廓噪声减少方法。
本发明的另一个目的是：提供利用为进行图像显示而使用的基本信号(同步信号、间隔信号、像素时钟等)，实施多个扩散掩模的选择，从而减少系统负担的伪轮廓噪声减少方法。
本发明的另一个目的是：提供按画面帧单位将进行伪轮廓噪声扩散的扩散掩模设定多组，之后在其中任意选择要使用的掩模进行使用，从而提高伪轮廓扩散效果的伪轮廓噪声减少方法。
为实现上述目的，依据本发明一个实施例的伪轮廓噪声减少方法包括以下阶段：在第1图像画面帧数据使用总和为0或者未满1接近0的数的第1扩散掩模的阶段；在后续第2图像画面帧数据，使用总和为0或者未满1接近0的数，而且相比上述第1扩散掩模，项目的增减方向相反的第2扩散掩模的阶段。
在上述一个实施例，第1扩散掩模和第2扩散掩模在限制的偏差以内，向邻近像素间不同的方向增减位于该掩模区域的像素的灰度。
而且，本发明的另一个实施例包括：基于光中心选择由子域组合决定的实际灰度值的阶段；基于上述选择的实际灰度值，半调处理反向灰度校正的图像的阶段；检测上述图像的运动，当是存在运动的图像时，在上述半调处理的图像使用将灰度值增减到限制的大小并使其扩散的扩散掩模的阶段；子域映射经过上述阶段的图像的阶段。
本发明的伪轮廓噪声减少方法具有如下效果：
多选择实际灰度，从而在静止图像中利用这种实际灰度提供清晰的图像，在运动的图像中，使用减少伪轮廓噪声的扩散掩模，能够减少因大量使用实际灰度而发生频度增高的伪轮廓噪声。具有能够改善所有静止图像和运动图像的画质的出色效果。
利用简单的扩散掩模组，使图像的伪轮廓在邻近画面帧间高速扩散，具有在提高处理速度和减少系统负担的同时能够大大减少动画伪轮廓噪声的效果。
在使用扩散掩模减少伪轮廓的同时利用误差扩散法再分散发生的扩散误差，具有减少因使用扩散掩模而造成的画质热化的效果。
利用为进行图像显示而使用的基本信号，在掩模组中选择合适的扩散掩模，从而减少系统的负担，具有灵活性高，能同时使用其他种类的图像处理方法和本发明的实施例的效果。
按画面帧单位将进行伪轮廓噪声扩散的扩散掩模设定多组，之后在其中任意选择要使用的掩模进行使用，具有防止因伪轮廓扩散而产生的图案噪声的效果。
时间性积累具有规定加权值的已区分的发光单位，能够用于表现灰度的所有显示装置的数字图像处理部分，具有使用性高的效果。
四、附图说明
图1是一般的等离子显示面板元件的截面图。
图2是一般的等离子显示面板的驱动方法的概念图。
图3是一般的8子域排列。
图4是光中心表现坐标图和依子域组合的光亮的相关图。
图5是子域映射表。
图6是本发明一个实施例的构成的分块图。
图7是本发明一个实施例所使用的扩散掩模的概念图。
图8是本发明一个实施例所使用的扩散掩模组。
图9是本发明另一实施例的构成的分块图。
附图中主要部分的符号说明
110：反向灰度校正器          120：半调处理器
130：扩散掩模                140：子域映射器
210：反向灰度校正器          220：半调处理器
230：扩散掩模选择器          240：线路存储器
250：误差扩散器              260：子域映射器
五、具体实施方式
下面，参照附图对如上所述的本发明的实施例进行详细说明。
图4是依据本发明一个实施例，成为选择用于子域映射的实际灰度的标准的光中心表现坐标图。以对应实际像素的灰度的子域驱动信息获得邻近上述以曲线图示的光中心的灰度。将这种信息制成表之后，当构成获得适合子域的组合信息的子域映射器时，参照上述表使用实际图像的灰度。其也用于半调处理器。所谓半调是指为了将没有实际灰度的图像灰度表现为限制数目的实际灰度，以能够以抖动等方式显示的灰度组合显示没有的灰度。因此，如果多选择使用上述实际灰度，将提高图像的清晰度，但是，如果这种实际灰度的数目多，将提高动画伪轮廓噪声发生可能性，因此，一般来说当是1024个实际灰度时，在其中挑选使用50～60个(4～5％)实际灰度。因此，因需要很多的半调校正，降低了图像的清晰度，而且因半调校正能够发生图案噪声。
因此，在本实施例中，按标准的2倍以上选择上述实际灰度，即选择子域组合所能够得到的灰度的8％以上，然后将该灰度用作实际灰度，从而在静止图像中提供具有特别出色清晰度的图像。而且，在有运动物体的图像中，使用之后说明的本发明一个实施例的扩散掩模，依靠使用大量的实际灰度，消除可能发生的伪轮廓。
图5是本发明一个实施例选择的实际灰度的例子，是将接近图4图示的光中心的灰度制成映射表。在上述各个子域，相关子域提供的光亮表现为代码值，其是根据设计者的需求，作为加长光轴变换能够柔和连接的灰度而被选择的数值(不与2的倍数一致的)。上述光亮的和是255，在组合中只选择登用一部分。当使用图示的10个子域时，虽然可以有1024个灰度组合，但是本实施例使用150～255个实际灰度。
当上述合算的值是14和15时(a)，子域1～子域4被点亮，下一瞬间子域5和加权值小的子域1～2被点亮。即，如果在上述灰度值为14的像素之后出现灰度值为15的像素，子域1～5就像被一下子点亮似的，提高了将发生伪轮廓的可能性。即，可以判断：最大子域以下被点亮的子域数越多，伪轮廓发生可能性越高。换句话说，最大子域是最初点亮的部分，最大子域的灰度越大，这种伪轮廓发生可能性越高。
因此，本发明的实施例在存在运动部分的图像中适当地扩散上述伪轮廓将发生的实际灰度，从而降低伪轮廓的发生可能性。
图6是本发明一个实施例的基本构成的分块图。如图所示，反向灰度校正器110将输入的图像(将模拟信号变换为数字的初期图像)制成线性灰度，然后将该反向灰度校正的图像数据提供给半调处理器120，以上述选择的实际灰度表现未选择为实际灰度的灰度。这时，本发明的实施例使用大量的实际灰度，所以将减少因半调而带来的噪声发生可能性。
在经过上述半调处理的图像使用进行伪轮廓扩散的扩散掩模130，适当地增减该图像的灰度之后，将其提供给子域映射器140，在利用前面说明的映射表获得数值性灰度值的相关子域组合后，将这种子域映射数据提供给显示面板的驱动器。
上述扩散掩模130适当地增减由伪轮廓发生可能性高的子域组合构成的灰度并将其分散，被用于减少伪轮廓。上述扩散掩模130的特征在于：各自用于当前图像画面帧和邻近图像画面帧的是不是一个种类的一对儿对称的掩模。即，如果说用于任意图像画面帧的扩散掩模略微增加了一个像素灰度，那么用于下一个后续图像画面帧的扩散掩模略微减少对应位置的像素灰度，从而在使该单元的时间性光亮平均值和原来灰度的平均值类似的同时，能够降低伪轮廓发生可能性。由于这种扩散将在图像任意发生，因此即使存在具有伪轮廓发生可能性的轮廓，也将分散该轮廓，从而显著地降低明显伪轮廓的发生可能性。
图7显示的是本发明一个实施例所使用的扩散掩模的特性，依靠图示的一对扩散掩模，略微增减邻近图像的灰度，从而在减少伪轮廓发生可能性的同时，能够使因时间性累计用户感觉到的灰度偏差几乎不发生。
即，如图7a所示的2×2扩散掩模，各项目具有与邻近项目不同的增减图案，与对应的图7b所示的扩散掩模相比，各个对应项目具有相反的增减图案。即，当将图7a的扩散掩模用于图像时，以H进行表示的项目按限制的大小增加使用像素的灰度，在下一图像使用图7b的扩散掩模，以L进行表示的项目按指定的限制大小减少对应像素的灰度，结果是使其平均值与实际灰度的平均值类似。因此，上述扩散掩模可以具有n×n的大小，而且在必要时，对应掩模的大小可以不同。只是对应位置的项目必须具有相反的增减特性，如果全部相加各个掩模的项目，必须是0或者接近0的数。
实际上，对于特定伪轮廓发生的可能性，即使以灰度小的大小进行增加，也是当其位置为特定位置(最前面子域被最初驱动的位置)时发生的，因此依靠上述扩散掩模增减的项目的大小没有太大的必要。但是，进行一定的增减时，能够发生因该增减而造成的噪声，因此为了可变性，其限制值最好不超过1。在这里，最大可以变为2，但是要使用数量多的扩散掩模时，也可以使用2以上。但是，上述项目的增减值最好不超过5。
图8是上述图7说明的扩散掩模的例子，如图所示，有用于一个图像画面帧的多个扩散掩模，对应上述扩散掩模，有用于下一图像画面帧的多个扩散掩模，以这样的方式设定用于一定数量的图像画面帧的扩散掩模组。将其保存在图像处理装置的任意存储器后，根据使用的图像画面帧，在相关扩散掩模组中选择使用扩散掩模。
如图所示，分析由有关画面帧0的4个扩散掩模构成的扩散掩模组，左上端有增加使用像素的灰度的项目，与它邻近的项目与其相反，是减少使用像素的灰度的项目。位于对角(右下端)的项目与左上端的项目相同，是增加使用像素的灰度的项目。上述各个项目的增减最大值为2，而且各个掩模的项目值是不同的。如图所示，虽然将4个扩散掩模作为一个画面帧的掩模组来使用，但是如果上述扩散大小为3，可以将更多数量的扩散掩模设为一个画面帧的扩散掩模组。
分析用于后续上述画面帧0的画面帧1的扩散掩模组的扩散掩模，可以确定：相比上述画面帧0的扩散掩模，各个项目单位具有相反增减特性。上述图示的基本掩模的陈列是在相同位置陈列对应的掩模(按图8a、8b、8c、8d的各个画面帧，掩模具有互相相同的值，而且增减方向相反)，实际上以这种方式，相同大小的项目也可以用于相同像素位置，但是当在相同位置使用相同的扩散掩模图案时，也能够观察到因扩散而造成的噪声，因此最好更加分散其使用。
即，当扩散该画面帧0的图像时，在可以用于该图像画面帧的扩散掩模组中，依据规定的规格或者任意选择扩散掩模，从而在一个图像按区域不同地使用多个扩散掩模。当扩散该画面帧1的图像时，在该画面帧的扩散掩模组中选择扩散掩模，从而按区域不同地使用多个扩散掩模。特别是，当在扩散掩模组中选择扩散掩模时，如果利用任意种子(random seed)等的任意数，强调任意性，将能够大大减少因扩散而造成的噪声。当用扩散掩模处理一个图像时，最理想的方法是按区域(本实施例是2×2像素区域单位)利用不同的扩散掩模。
特别是，在上述扩散掩模组中，选择扩散掩模的过程是：为进行图像处理，利用使用的各种信号(垂直/水平同步信号、间隔信号、像素时钟信号等)，通过简单的运算(当为图示的2×2掩模结构时，每2个像素选择使用掩模，向2个行单位移动的同时使用掩模)能够实施，当以硬件构成时，能够比较简单地构成，为了进行半调处理等，在具备的专用数字信号处理芯片安装软件时也能够通过简单的运算予以实现。而且，将上述扩散掩模用于图像，略微调整相关像素的灰度即可，所以不需要复杂的累计或平均化等运算，从而在最小化系统负担的同时能够以高速进行运算。
图9是本发明的另一个实施例的分块图。如图所示，构成有：提供扩散掩模的更具体的扩散掩模选择器230；保存使用的扩散掩模的线路存储器240。还构成有：向邻近像素分散因使用扩散掩模而发生的图像灰度偏差的误差扩散器250。上述扩散掩模选择器230利用为进行系统工作而必须发生的各种信号(同步信号(Vsync，Hsync)、能够区别像素的信号(Pixclk))，自动进行工作。
由于上述扩散掩模230是以n×n形态使用的，因此使用上述线路存储器240是为了维持按各行使用的扩散掩模230的后续信息。即，虽然根据实施每行运算的运算器的特性，能够在选择掩模时立即实施n×1的扩散，但是如果从n×2开始到n×n为止，行发生变更，由于必须再次使用，因此保存其信息。
如前面说明的那样，随着使用扩散掩模，上述误差扩散器250向邻近图像分散灰度发生变化的图像的灰度偏差，如果使用它，甚至还能够减少因扩散而可能产生的噪声。上述误差扩散器250可以在空间或者时间上进行使用。
因此，在由反向灰度校正器210、半调处理器220以及子域映射器260组成的基本的图像处理构成上，又追加运算量比较小而且能够高速运算的扩散掩模选择器230和误差扩散器250，因此在最小化系统负担的同时能够大大减少伪轮廓。当是静止图像时，对一般的反向灰度校正的图像实施半调处理后，利用本实施例选择的数量多的实际灰度实施子域映射，从而能够提供清晰的图像，因此，一般来说，使用广为人知的运动区域检测手段，在将输入图像区分为静止图像和存在运动物体的图像后，通过有选择地实施上述说明的静止图像处理方法和本发明提供的依据实施例的动画图像处理方法，将能够大大提高图像的品质。
如上所述，如果时间性积累具有规定加权值的已区分的发光单位，将本发明用于表现灰度的显示装置的图像处理部分，将能够大大减少伪轮廓噪声。因此，本发明可用于利用依靠多个子画面帧表现灰度的等离子显示面板的图像处理器或微镜，随着时间提供不同光亮的数字微镜元件(Digital Micromirror Device)的图像处理器。
如以上所述的那样，依据本发明的实施例的伪轮廓噪声减少方法具有如下效果：
多选择实际灰度，从而在静止图像中利用这种实际灰度提供清晰的图像，在运动的图像中，使用减少伪轮廓噪声的扩散掩模，能够减少因大量使用实际灰度而发生频度增高的伪轮廓噪声。具有能够改善所有静止图像和运动图像的画质的出色效果。
利用简单的扩散掩模组，使图像的伪轮廓在邻近画面帧间高速扩散，具有在提高处理速度和减少系统负担的同时能够大大减少动画伪轮廓噪声的效果。
在使用扩散掩模减少伪轮廓的同时利用误差扩散法再分散发生的扩散误差，具有减少因使用扩散掩模而造成的画质热化的效果。
利用为进行图像显示而使用的基本信号，在掩模组中选择合适的扩散掩模，从而减少系统的负担，具有灵活性高，能同时使用其他种类的图像处理方法和本发明的实施例的效果。
按画面帧单位将进行伪轮廓噪声扩散的扩散掩模设定多组，之后在其中任意选择要使用的掩模进行使用，具有防止因伪轮廓扩散而产生的图案噪声的效果。
时间性积累具有规定加权值的已区分的发光单位，能够用于表现灰度的所有显示装置的数字图像处理部分，具有使用性高的效果。

Claims (11)

1、一种显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于它包括以下阶段：
在第1图像画面帧数据使用总和为0或者未满1接近0的数的第1扩散掩模的阶段；
在后续第2图像画面帧数据，使用总和为0或者未满1接近0的数，而且相比上述第1扩散掩模，项目的增减方向相反的第2扩散掩模的阶段。
2、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：上述第1和第2图像画面帧数据是经过半调处理的图像数据。
3、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：以子域组合所能够表现的组合的8％以上的实际灰度，子域映射使用上述扩散掩模的图像画面帧数据。
4、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：以10个子域的组合所能够表现的100个以上的实际灰度，子域映射使用上述扩散掩模的图像画面帧数据。
5、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：第1扩散掩模和第2扩散掩模在限制的偏差以内，向邻近像素间不同的方向增减位于该掩模区域的像素的灰度。
6、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：上述第1扩散掩模和第2扩散掩模是n×n掩模，邻近项目的增减方向相反，上述第1扩散掩模和第2扩散掩模的同一项目增减方向相反。
7、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：上述第1扩散掩模虽然各个项目的数值不同，但是在增减方向相同的多个第1扩散掩模组中选择并使用。相比上述第1扩散掩模组，上述第2扩散掩模各个项目的增减方向相反，在数值互相不同的多个第2扩散掩模组中选择并使用。
8、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：用于上述第1及第2图像画面帧的第1和第2扩散掩模由多个组构成并被预先保存，而且，在上述保存的多个组中，按规则或任意序贯选择并使用用于单一图像画面帧的扩散掩模。
9、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：上述扩散掩模为：按图像画面帧单位使用的多个扩散掩模构成一个组并被保存，预先构成用于至少2个以上图像画面帧的扩散掩模组并保存，而且，在图像画面帧使用上述扩散掩模的各个阶段中，在上述已保存的扩散掩模组中选择至少一个以上的掩模，从而扩散单一图像画面帧。
10、根据权利要求1所述的显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于：在图像画面帧使用上述扩散掩模的各个阶段包括：
在图像画面帧使用扩散掩模，从而扩散各个像素的灰度的阶段；
利用误差扩散法，向邻近像素扩散因上述扩散而发生的灰度偏差的阶段。
11、一种显示装置的伪轮廓噪声减少方法，其特征在于它包括以下阶段：
基于光中心选择由子域组合决定的实际灰度值的阶段；
基于上述选择的实际灰度值，半调处理反向灰度校正的图像的阶段；
检测上述图像的运动，当是存在运动的图像时，在上述半调处理的图像使用将灰度值增减到限制的大小并使其扩散的扩散掩模的阶段；
子域映射经过上述阶段的图像的阶段。
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